НА ПОМОЩЬ СЛАБОМУ ГОЛОСУ

May 17, 2010 by admin Комментировать »

В древности были специальные люди, служившие «живым телефоном». Стояли они на постах за несколько сот метров друг от друга и перекрикивались, пере­давая новость по цепочке. Что-что, а кричать они умели! Ведь и брали-то их на службу из-за мощного голоса.

Сильный голос нужен был и людям других профессий, например, ораторам, глашатаям и оперным певцам. Но та­ким даром обладал далеко не каждый.

Изобретение рупора — воронкообраз­ной трубы — значительно облегчило жизнь глашатаям. Прикладывая такую трубу к губам, они выкрикивали указы властителей. А поскольку звуковые волны не рассеивались во все стороны, а шли только в направлении «устья» ру­пора, звук человеческого голоса распро­странялся гораздо дальше.

А вот певцам изобретение рупора практической пользы не принесло. Раз­ве могли они, находясь на сцене, петь в в конусообразную трубу? Но техника, а точнее — радиоэлектроника, пришла на помощь и их голосу, .донеся его до самого отдаленного слушателя.

Сегодня она, однако, служит не толь­ко певцам. Любой человек с обычным голосом может теперь смело выступать перед самой большой аудиторией, не бо­ясь, что его не услышат. И все это бла­годаря чудесному прибору, название ко­торому — усилитель.

Усилители звука находят применение во многих областях техники. Они ис­пользуются, например, в переговорных устройствах, в телефонной связи, в си­стемах звукофикации общественных мест, для высококачественного воспро­изведения магнитных и граммофонных записей.

Основу любого усилителя составляет так называемый усилительный элемент. Эту важную роль могут исполнять не­сколько различных по принципу дей­ствия и устройству электронных прибо­ров. Пока мы ограничимся знакомством с одним из них — полупроводниковым триодом, или, как его называют чаще, транзистором.

Триод имеет два р-n перехода (см. «М-К» № 12, 1982 г., «Улица с односто­ронним движением»). Участки с n- и р-проводимостью могут чередоваться по-разному, поэтому различают два ти­па транзисторов: p-n-р и n-p-n. Средний слой называется базой. База имеет ми­нимально возможную толщину, обычно меньше 0,025 мм. Слой материала с од­ной стороны базы называют эмиттером, а с другой ее стороны — коллектором. В соответствии с этим выводы транзи­стора называют выводами эмиттера Э, коллектора К и базы Б.

Чтобы усилить сигнал, его подают на участок Э — Б (между змиттером и базой). Подключив нагрузку (резистор) к участку Б — К (база — коллектор), мо­жно снять с этой нагрузки усиленный транзистором сигнал. Каким же образом происходит здесь усиление?

Если к участку Э — Б подключить ба­тарею в прямом направлении, он ведет себя как открытый диод: ток проходит почти беспрепятственно, то есть сопро­тивление цепи очень мало. Участок Б — К подобен закрытому диоду: бата­рея здесь подсоединена в обратном на­правлении. Ток в этой цепи незначите­лен, зато сопротивление участка весьма велико.

Когда в цепь эмиттера подают сиг­нал, ток проходит через оба барьера и выходную коллекторную нагрузку, А поскольку сопротивление выхода в десятки раз больше сопротивления вхо­да, значит, согласно закону Oмa U=IR незначительное изменение напряжения на эмиттере вызывает большое измене­ние напряжения в цепи коллектора. Этим и объясняются усилительные свойства полупроводникового триода.

Но чтобы усилить звуки, необходимо прежде всего превратить звуковые вол­ны в переменный электрический ток. Это делают микрофоны.

Существуют несколько типов микро­фонов, самый простой — угольный. Его действие основано на законе Ома. Устройство представляет собой коробоч­ку с угольным порошком. С помощью двух плоских электродов его включают в электрическую цепь последовательно с источником питания. Когда вы говорите перед микрофоном, звуковые золны воз­действуют на угольный порошок, и его плотность меняется в зависимости от силы звука. Чем плотнее прижаты друг к другу крупинки угля, тем меньшее со­противление оказывают они протекаю­щему через них току. В результате из­менения тока в точности повторяют изменения сопротивления, а значит, и изменения звукового давления. Одним словом, микрофон в точности переводит звук на «электрический язык», создает своего рода электрическое подобие звука.

Видоизмененные звуковые колебания подают по проводам на усилитель и на его нагрузке получают «увеличенную копию» звука. Совершенно ясно, что здесь необходим еще один «перевод­чик» — нужно совершить обратное пре­образование, то есть с помощью изме­няющегося тока получить звук. Такой перевод может совершить, в частности, простейший прибор, в быту называемый наушником, а по технической термино­логии — головным телефоном.

Телефон состоит из двух последова­тельно соединенных катушек с большим числом витков медного изолированного провода, намотанных на намагниченных сердечниках. К ним прилегает стальная пластина — мембрана. Когда по катуш­кам протекает ток, сердечники еще больше намагничиваются и сильнее при-тягивают ее к себе. При переменном токе, естественно, меняется и сила при­тяжения: мембрана колеблется и со­здает звуковые волны. Все ее движения будут в точности следовать за измене­ниями тока в цепи.

У телефона есть еще одно полезное свойство — обратимость. Заключается оно в том, что «наушник» можно ис­пользовать и в качестве микрофона, Объяснить это явление несложно. Дело в том, что мембрана не только может вызывать звуковые колебания, но и са­ма реагирует на них. Происходящие при втом изменения магнитного поля вызывают появление в Катушках пере­менного тока звуковой частоты.

clip_image002clip_image004

Переговорное устройство. Транзисторы имеют структуру двух типов.

clip_image006clip_image008

Обозначение транзисторов. Включение транзистора: I — р-n-р, 2 — n-р-n.

clip_image010clip_image012

Угольные микрофоны. Телефон:

1 — крышка,

2 — мембрана,

3 — электромагнит,

4 — корпус.

clip_image014

Принципиальная схема переговорного устройства.

clip_image016

Монтажная схема усилителя.

Все элементы усилителя — транзи­стор, резисторы, конденсаторы и другие детли, которые мотут входить в него, называют каскадом. До сих пор мы ве­ли разговор только об однокаскадном усилителе. Его усиление, или, точнее, коэффициент усиления, зависит от того, во сколько раз уровень звукового сигнала на нагрузке больше, чем во вход­ной цепи.

Но одного каскада не всегда бывает достаточно, чтобы получить нужную громкость звучания. В атом случае строят усилители из нескольких каска­дов, включая их цепочкам один за дру­гим, та есть выход предыдущего каска­да соединяют со Входом последующего т. д. Общее усиление такого много­каскадного усилителя равно произведе­нию коэффициентов усиления отдель­ных его каскадов.

А теперь предлагаем собрать не» сложное переговорное устройство, вос­пользовавшись «универсальностью» те­лефона. Состоит оио из трехкаскадиого усилителя, собранного на транзисторах МП39 р-n-р- проводимости, наушника ТОН, кнопки и переключателя, а также батареи или блока питания на 9 В.

Чтобы обеспечить связь между двумя корреспондентами, каждому из них нуж­но установить по переговорному устрой­ству и через разъемы XI, Х2 соединить двухпроводной линией.

Как же работает переговорное уст­ройство? В левом по схеме положении переключателя S1 «Прием» питание от­ключено от усилителя, а телефон В1 подсоединен через правую секцию пере­ключателя к линии связи. Точно так же подключен к линии связи и телефон на другом пункте связи для вызова абонента надо несколько раз подряд нажать на кнопку S2. Пои каждом нажатии источник питания бу­дет подключаться к линии связи и в телефонах обоих переговорных устрой­ств раздадутся щелчки. Услышав их, абонент должен нажать кнопку на сво­ем устройстве, подтверждая готовность вести разговор. После этого переключа­тель S1 переводят в положение «Пере­дача». Телефон В1 притом подключает­ся через правую секцию В1 ко входу усилителя, а выход его соединяется че­рез центральную секцию с линией свя­зи. Телефон теперь используется как микрофон. Закончив сообщение, опера­тор переводит переключатель в положе­ние «Прием» и слушает абонента.

В переговорном устройстве применены электролитические конденсаторы К50-3 или К50-6 на напряжение не ниже в В. Переключатель S1 — движковый, от транзисторного радиоприемника «Со­кол». Кнопка S2 — самодельная, изго­товлена из двух полосок пружинящей латуни.

Усилитель монтируют на плате, выпол­ненной из листового гетинакса или стек­лотекстолита толщиной 1 — 1,5 мм.

Детали переговорного устройства мо­жно разместить в корпусе малогабарит­ного радиоприемника или в футляре, изготовленном т фанеры толщиной 1,5 — 2 мм. В боковой етеике корпуса выпиливают отверстие иод ручку пере­ключателя.

Работу переговорного устройства проверяют, установив переключатель S1 в положение «Прием». При нажатии на кнопку в телефоне должны прослуши­ваться щелчки. К гнездам подсоединяют второй телефон и, установив переключа­тель в положение «Передача», говорят перед «наушником» переговорного уст­ройства. Если ошибок в монтаже нет, разговор должен быть отчетливо слы-«еи во «тором телефоне.

А. ВАЛЕНТИНОВ

ж.Моделист-конструктор

OCR Pirat

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты